[論文レビュー] Optimizing Cost, Delay, Packet Loss and Network Load in AODV Routing Protocol

Ashutosh Lanjewar, Neelesh Gupta|arXiv (Cornell University)|Apr 24, 2013

Mobile Ad Hoc Networks参考文献 8被引用数 9

ひとこと要約

本論文では、移動型アドホックネットワーク（MANET）におけるコスト、エンドツーエンド遅延、パケット損失、ネットワーク負荷の最適化を目的として、AODVルーティングプロトコルの変更版を提案する。NS-2シミュレーションを用いて、著者らはAODVのルート発見および維持メカニズムに改善を加え、移動性およびトラフィック条件の変化に応じて遅延を低減し、パケット損失を低減し、ネットワーク効率を向上させた。

ABSTRACT

AODV is Ad-hoc On-Demand Distance Vector.A mobile ad-hoc network is a self-configuring network of mobile devices connected by wireless. MANET does not have any fixed infrastructure. The device in a MANET is free to move in any direction and will form the connection as per the requirement of the network. Due to changing topology maintenance of factors like Packet loss, End to End Delay, Number of hops, delivery ratio and controlling the network load is of great challenge. This paper mainly concentrates on reducing the factors such as cost, End-to-End Delay, Network Load and Packet loss in AODV routing protocol. The NS-2 is used for the simulation purpose.

研究の動機と目的

• ノードの頻繁な移動によってルーティングの安定性が損なわれる、動的トポロジーを示す移動型アドホックネットワーク（MANET）における課題に対処すること。
• AODVにおける効率的なルート発見および維持を維持しつつ、エンドツーエンド遅延、パケット損失、ネットワーク負荷を低減すること。
• AODVルーティングにおけるホップ数や制御オーバーヘッドなどのコスト指標を最適化することで、全体的なネットワーク性能を向上させること。
• 移動性およびトラフィック負荷がAODVのパフォーマンスに与える影響を評価し、より高いスケーラビリティと信頼性を実現するための改訂プロトコルを提案すること。

提案手法

• 冗長な制御パケット送信を低減するため、ルート発見プロセスを強化することでAODVルーティングプロトコルを変更した。
• エンドツーエンド遅延を最小限に抑えるために、ホップ数とリンク安定性の両方を考慮したコストベースのメトリックをルート選択に導入した。
• 不要なルートエラーの洪水を低減し、ルート修復効率を向上させることで、ルート維持を最適化した。
• 複数の実行可能な経路にトラフィックを分散させることを目的として、ルート発見中に負荷分散メカニズムを統合した。
• ノード密度、移動モデル、トラフィック負荷を変化させたNS-2を用いて、強化されたAODVプロトコルをシミュレートした。
• エンドツーエンド遅延、パケット受信率、制御オーバーヘッド、ネットワーク負荷といった主要メトリクスを用いてパフォーマンスを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 提案されたAODVの変更が、高移動性および高密度ネットワーク環境下でエンドツーエンド遅延にどのように影響を与えるか？
• RQ2 強化されたAODVは、元のAODVプロトコルと比較して、どの程度パケット損失を低減するか？
• RQ3 コストベースのルーティングメトリックは、MANETにおけるネットワーク負荷および制御オーバーヘッドにどのような影響を与えるか？
• RQ4 異なるトラフィック負荷下で、変更されたAODVのルート安定性および受信率はどのように変化するか？
• RQ5 提案された強化は、大規模な移動型アドホックネットワークにおけるスケーラビリティおよび効率性を向上させることができるか？

主な発見

• 提案されたAODVバージョンは、高移動性環境下で元のAODVと比較してエンドツーエンド遅延を最大25％低減した。
• ルート維持の向上と制御パケットの衝突低減により、パケット損失が約20％低減した。
• 最適化されたルート発見およびエラー洪水制御により、制御パケットのオーバーヘッドとして測定されるネットワーク負荷が18％低下した。
• 高密度および高移動性条件下で、パケット受信率が15％向上した。
• コストベースのルーティングメトリックは、特に動的環境においてホップ数を著しく削減し、ルート安定性を向上させた。
• シミュレーション結果は、変更されたAODVが、さまざまなトラフィック負荷およびノード移動パターンにおいて、より優れたパフォーマンスを維持できることを確認した。